les dispositifs hypersustentateurs

1. dispositif hypersustentateurs

2. • Les dispositifs hypersustentateurs sont des surfaces
mobiles dont la fonction est de modifier la forme de
l’aile afin d’en augmenter la portance.
• Un avion doit pouvoir voler à une grande vitesse en
croisière mais aussi à faible vitesse en phase
d'atterrissage et de décollage. Ces deux objectifs sont
contradictoires car une aile, qui a un bon rendement
pour une vitesse donnée, voit ses performances
diminuées pour toute autre vitesse.
• Dans tous les cas la portance dit équilibre le poids…

3. Objectif : maintenir la portance en faisant diminuer Vs
• Sachant qu’à la vitesse de décrochage VS (V Stall),
l’expression de la portance est donnée par la
relation :
• RZ = ½ ρ.S.Vs².CZ
on en déduit que si l'on veut conserver une portance
(RZ) suffisante à des vitesses inférieures à la vitesse
de décrochage (VS) "en configuration lisse" il est
nécessaire de jouer sur l'un des autres paramètres !

4. • RZ = ½ ρ.S.Vs².CZ
• notée ρ dans l'expression de la portance, n'est
évidemment pas modifiable… mais on en profite pour
se rendre compte qu'un air surchauffé (en été, en
Afrique …) ou un aéroport situé en altitude, jouent sur
cette valeur et la font baisser !
• La vitesse de décrochage augmente … ce qui nécessite
d'augmenter la vitesse d'approche !
Objectif : maintenir la portance en faisant diminuer Vs
La masse volumique de l'air

5. • RZ = ½ ρ.S.Vs².CZ
• Modifier la surface de l'aile (S) parait délicat ! En pratique cela
se fera en utilisant des volets plus sophistiqués (Fowler) ou
des dispositifs de bord d'attaque (comme les volets Krueger)
qui vont à la fois augmenter la surface alaire et le CZ.
l'avion est à géométrie variable par extension de l'aile vers
l'avant et/ou vers l'arrière !)…
Objectif : maintenir la portance en faisant diminuer Vs
La surface alaire

6. Le coefficient de portance CZ ? …
• C’est sur ce dernier paramètre, le CZ, que l’on
opère. Ainsi, pour compenser une diminution
de vitesse de l’appareil, on utilise des
dispositifs hypersustentateurs qui, en faisant
varier le profil de l'aile vont entrainer une
augmentation de la portance grâce à
l'augmentation notable du CZ.
Objectif : maintenir la portance en faisant diminuer Vs

7. Les principaux systèmes utilisé
• Les volets de courbure (flaps) dont l'effet est
principalement d'augmenter la portance (et la
traînée) par augmentation de la courbure du
profil.
• Les becs de bord d’attaque (slats), qui
augmentent, eux aussi, la portance.
• Ces deux dispositifs mobiles peuvent, pour les
plus complexes, créer une extension de
surface (les déplacements importants de
surfaces mobile augmentant la surface
alaire).
•

8. Ces systèmes peuvent être améliorés par :
• l'utilisation de fentes qui améliorent l'écoulement d'air sur
l'extrados aux grands angles d’incidence pour retarder le
décollement de la couche limite et par conséquent l'apparition du
décrochage.
• un soufflage d'air sur les volets
• une aspiration de la couche limite au travers de trous percés dans
l'aile
•
dispositif hypersustentateurs

9. Aspiration de la couche limite

10. Comment les performances sont-elles augmentées ?
• L'utilisation d'une petite surface auxiliaire en AVANT de la surface portante,
placé avec une FENTE de dimension convenable entre les deux, va permettre
d'augmenter le coefficient de portance maximale jusqu'à 60%.
• Les fentes ne font que prolonger la courbe du coefficient de portance
(courbe du bas prolongée en pointillés).
• L'utilisation de volets permet d'augmenter le coefficient de portance pour
toute la plage des angles d'attaque. (C'est la courbe rouge du haut qui est
prolongée vers le haut).
• La combinaison des deux peut s'avérer très performante au point
d'augmenter la portance de 150 % !!!
• Remarquez aussi sur le schéma l'augmentation de l'angle de décrochage qui
passe de 16° à 23° puis 30° (Enorme !).
Les variations du coefficient de portance.

11. Le rôle aérodynamique
• Pour les volets classiques c'est
assez simple : on modifie la
courbure de l'aile. La portance
augmente parce que le profil à
changé !
• Le rôle des fentes est différent
il retarde le décrochement de
la couche limite et par
conséquent maintient plus

13. Dispositifs de bord d’attaque (Becs)

14. Les volets (flaps)

16. Principe de fonctionnement
Lors d’un atterrissage ou d’un décollage, il faut modifier la surface de
l’aile ou (et) le Cr de cette aile pour maintenir la valeur de la résultante
aérodynamique et compenser la diminution de la vitesse. C’est le rôle
des volets

17. Les becs
Ils modifient légèrement la surface et le profil
d’une aile mais provoquent aussi un effet
aérodynamique.
Existe dans les avions de transport civil

18. Bec à fente
• Augmentation portance : 26%
• Ce schéma montre les filets d’air qui forment la couche limite sur l’extrados : celle-ci est collée à
l’aile ce qui empêche le décrochage.
• Ce dispositif sert à éviter le décollement de la couche limite en la plaquant sur l’extrados de l’aile.
La pression élevée de l’intrados passant par la fente permet de redonner de l’énergie à la couche
limite sur l’extrados et repoussera vers le bord de fuite le point de décollement.

19. A. Définition et utilité
• On vise deux objectifs contradictoires : Vitesse
élevée donc traînée faible en croisière;
Vitesse faible donc traînée élevée en approche.
Il faut donc installer des surfaces mobiles sur
l’appareil pour gérer au mieux ce compromis, et
adapter la traînée à la phase du vol .
LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
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20. LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
B. Quelques types d’hypersustentateurs
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21. LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
B. Quelques types d’hypersustentateurs
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22. LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
B. Quelques types d’hypersustentateurs
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23. Becs de bord d’attaque
LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
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24. Becs et volets
d'un Airbus
A310
LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
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25. L’ouverture entre l’aile et le
volet combiné au différentiel
de pression entre l’intrados et
l’extrados de l’aile crée un
soufflage sur l’extrados du
volet et une augmentation de
la portance .
DP<0
DP>0

26. Volets simples
LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
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27. Volets à fentes multiples
LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
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28. Volets Fowler
LE DÉCROCHAGE & HYPERSUSTENTATION
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29. Les aérofreins
• Les aérofreins détériorent le profil afin de dégrader l’angle de
plané de la machine. Leur rentrée ou leur sortie permettra
d’atteindre le « point d’aboutissement » lors de l’atterrissage.